Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Лекция 28




Теоретический цикл ПТУ (цикл Ренкина)

Перечисленные выше недостатки, присущие паросиловой установке, в которой осуществляется цикл Карно на влажном паре, могут быть частично устранены, если отвод теплоты от влажного пара в конденсаторе производить до тех пор, пока весь пар полностью не сконденсируется.

В этом случае сжатию от давления p2до p1подлежит не влажный пар малой плотности, а вода. По сравнению с удельным объёмом влажного пара в т.3 (см. Т,S – диаграмму на рис. 27.3) удельный объём воды весьма мал, а её сжимаемость пренебрежимо мала по сравнению со сжимаемостью влажного пара. Для перемещения воды из конденсатора в котёл с одновременным повышением её давления применяются не компрессоры, а насосы, компактные и простые по устройству, потребляющие весьма мало энергии для своего привода.

Такой цикл предложен в пятидесятых годах Х1Х века почти одновременно физиком Ренкином и Клаузиусом. Обычно этот цикл называют циклом Ренкина.

Схема теплосиловой установки с циклом Ренкина (рис. 27.4) аналогична схеме установки, изображённой на рис. 27.2, с той лишь разницей, что в схеме установки, работающей по циклу Ренкину, 5 – не компрессор влажного пара, а водяной насос.

Сухой насыщенный пар с параметрами, p1 1 поступает из парового котла 1 в турбину 2, где адиабатно расширяется от давления p1 до давления p2. После турбины влажный пар с параметрами p2, Т2 поступает в конденсатор 4, где полностью конденсируется при p=const и соответствующей температуре. Питательная вода при помощи насоса 5 сжимается до давления p1, равного давлению в паровом котле, и подаётся в котёл. Параметры воды на входе в котёл - p1 2. В паровом котле питательная вода смешивается с кипящей водой, нагревается до температуры кипения и испаряется.

Необходимо отметить, что вследствие резкого уменьшения удельного объёма пара, поступающего в конденсатор, при превращении его в жидкое состояние в конденсаторе образуется вакуум.

Абсолютное давление в конденсаторах не превышает 0,004 – 0,005 Мпа. Вакуум позволяет производить в паровых турбинах более глубокое расширение рабочего тела.

Цикл Ренкина с насыщенным паром в p, v и T,S – диаграммах представлен на рисунке 27.5. Цикл Ренкина с насыщенным паром состоит из следующих процессов

 

4-1–процесс парообразо- вания в котле при пос- тоянном давлении;

1-2–процесс адиабатного расширения пара в турбине;

2-2’ – процесс конден- сации влажного пара при давлении p2 в конденса- торе с отводом теплоты с помощью охлаждающей воды;

2'-3 – процесс адиабатного сжатия воды в насосе от давления p2 до давления p1; 3-4 – процесс подвода теплоты к воде при давлении p1 в паровом котле до соответствующей температуры кипения. Линия 3-4 изображает изменение температуры воды при нагревании в котле от температуры в конденсаторе до температуры кипения.

Длина отрезка 2'-3 в T,S – диаграмме весьма мала. Как известно, в области жидкости изобары в T,S – диаграмме проходит очень близко друг от друга. Благодаря этому при изоэнтропном сжатии воды, находящейся при температуре 25 С и давлении насыщения 3,1 кПа (0,032ати), до давления 29400 кПа (300 ати) температура воды возрастает менее чем на 1 С, и можно с хорошей степенью приближения считать, что в области жидкости изобары воды практически совпадают с левой пограничной кривой, поэтому зачастую при изображении цикла Ренкина в T,S – диаграмме изобары в области жидкости изображают сливающимися с левой пограничной кривой.

Малая длина отрезка 2'-3 свидетельствует о малой работе, затраченной насосом на сжатие воды. Малая работа сжатия по сравнению с работой, производимой водяным паром в процессе расширения 1-2, является важным преимуществом цикла Ренкина.

Энтальпия пара на выходе из котла в точке1 равна i1, а энтальпия пара на входе в конденсатор в точке 2 равна h2. Энтальпия воды на выходе из конденсатора в точке 2’равна h'2.

Работа насоса Lнас = пл.а-в-3-2'. Полезная работа в цикле Ренкина равна пл. 2'-3-4-1-2.

Термический К.П.Д. цикла определяется по уравнению:

ht = 1 - = , (27.4)

Теплота q1 в цикле подводится при постоянном давлении в процессах:

3-4 – подогрев воды до температуры кипения в котле, 4-1 – парообразование в котле.

Для 1кг пара q1равно разности энтальпий конечной точки 1 и начальной точки 3 точек процесса: q1 = h1 – h3, (27.5)

Отвод теплоты q2 происходит в конденсаторе по изобаре 2-2’, следовательно:

q1 = h2 – h’2, (27.6)

Подставляя выражения (27.5) и (27.6) в выражение (27.4), получаем:

ht = = , (27.7)

Термический К.П.Д. можно определить так же из выражения:

ht = , (27.8)

где – работа цика.

Полезная работа цикла равна разности работы паровой турбины и работы затраченной на привод насоса: Lц = Lтур – Lнас, (27.9)

Работа паровой турбины равна уменьшению энтальпии в процессе 1-2:

тур = h1 – h2, (27.10)

При адиабатном сжатии воды в насосе и подаче её в котёл затрачивается работа:

нас = h3 – h’2, (27.11)

Тогда: ц = тур наc = (h1 – h2)-(h3 – h’2), (27.12)

С другой стороны, работа, затраченная на привод насоса при адиабатном сжатии и при постоянном объёме, определяется как:

, (27.13)

Где - удельный объём воды на линии насыщения при давлении .

Тогда:

, (27.14)

Разность энтальпий i1 – i2 составляет порядка 3*106 Дж/кг,а член - порядка (10-20)*103 Дж/кг, даже для установок высокого давления. Поэтому величиной работы насоса, вследствие её малости по сравнению с работой турбины, можно пренебречь.

Тогда и выражение (27.14) примет вид:

ht = , (27.15)

Термический К.П.Д. цикла Ренкина меньше К.П.Д. цикла Карно при одинаковых начальных параметров пара. В цикле Карно теплота q1, расходуется только на процесс парообразования, а в цикле Ренкина она затрачивается как на парообразование, так и на подогрев питательной воды в процессе 3-4, тоесть:

, (27.16)

из рисунков 27.3 и 27.5 видно что работа насоса значительно меньше работы компрессора в паровом цикле Карно ком >> нас. Замена цикла Карно циклом Ренкина значительно увеличивает работу цикла за счёт уменьшения работы на привод компрессора. Так, в паросиловых установках, работающих по циклу Ренкина и Циклу Карно при одних и тех же начальных параметрах пара цикл Ренкина даёт в 1,5 раза больше работы, чем паросиловая установка с циклом Карно.

С повышением начальной температуры насыщенного пара ht цикла возрастает. Однако при температурах свыше 180-190 С (при 1,0-1,2 МПа) дальнейшее повышение начальной температуры вызывает резкое увеличение давления пара и его конечной влажности в точке 2, что ухудшает эксплуатацию турбин. Второй путь повышения ht цикла Ренкина, позволяющий без увеличения начального давления пара поднять среднюю температуру подвода теплоты в цикле, состоит в применении перегретого пара.

В настоящее время температура перегрева пара достигает 600 –650 С. Кроме того, перегрев пара приводит к уменьшению конечной влажности.

Обычно ht цикла Ренкина 30 – 40%.

 

 

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 649; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.008 сек.